<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>
외행성에 발생하고 있는 온도변화와 수분 증발 현상
미항공우주국 나사(NASA)의 허블우주망원경을 사용하고 있는 천문학 연구팀은 지금까지 만들어진 것 중에서 가장 자세한 우주 지도를 만들어왔다. 그들은 또 다른 별을 선회하고 있는 행성에서 발생하는 빛을 쫓아가고 있으며, 그 결과 온도와 수분의 신비에 대한 정보를 밝힐 수 있었다.
이 지도는 전세계 대기의 서로 다른 층에서 온도 차이가 어떠한지에 대한 정보를 제공하게 될 것이다. 뿐만 아니라, 행성 내 수분 증발의 양과 분포도를 추적할 수 있다. 그들의 발견은 대기적 역동성과 목성과 같은 거대 행성의 생성에 관한 지금까지 생각에 큰 파장을 불러일으킬 것이다.
좀 더 구체적으로 시카고 대학교(University of Chicago) 팀장인 Jacob Bean은 “이러한 측정들은 새로운 종류의 비교행성학을 위한 문을 열게 될 것”이라고 이야기했다. 같은 시카고 대학교 동료인 Kevin Stevenson 연구원은 “우리들의 관측은 뜨거운 외행성을 이해하는데 도움을 줄 수 있는 대기순환과 역동적 모델을 제약하기 위해 사용될 수 있는 행성의 열구조에 관한 2차원 지도를 제공해줄 수 있는 최초의 연구”라고 덧붙였다.
허블우주망원경 관측들은 WASP-43b라고 명명된 행성이 숨길 수 없는 비밀을 가지고 있지는 않음을 보여주고 있다. 이는 소용돌이 치는 바람이 윙윙거리는 극한의 세계이다. 이 곳은 낮시간 동안 화씨 3000도의 온도에서 음속으로 바람이 소용돌이치며, 밤에는 철강을 녹일만큼 뜨거워진다. 하지만 밤에는 상대적으로 낮은 화씨 1000도의 온도로 떨어지게 된다.
수소가스로 가득찬 뜨거운 볼(ball)처럼 이 행성이 해양 또는 대륙과 같은 표면 특성을 가지고 있지는 않다. 이는 대기의 순환을 추적하는 데 사용되는 정보이다. 단지 낮과 밤 사이에 엄청난 온도 차이만이 이곳의 하루를 관찰하고자 하는 원거리 관측선에 의해 관측되고 연구를 위해 사용되는 것이다.
행성 WASP-43b는 260광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 그리고 이는 2011년에 처음 발견되었다. WASP-43b 행성은 너무 멀리 떨어져 있어 사진을 찍기가 매우 어려웠다. 하지만, 궤도가 지구 가장자리에서 관측됨으로 해서 천문학자들은 이 행성이 모성의 앞을 지나갈 때 생기는 빛을 보고 규칙적인 경사를 관측할 수 있게 되었다. 그 결과, 그들은 이 행성을 관찰할 수 있게 되었다.
목성과 같은 크기를 가지고 있는 이 행성은 질량적인 측면에서는 두 배 가까이 더 나간다. 이 행성은 오렌지색 왜성에 너무 가까이 붙어있기 때문에 한 바퀴 궤도를 다 도는 시간이 불과 19시간 밖에 되지 않는다. 뿐만 아니라, 이 행성은 중력적으로 잠금상태에 도달하여있다. 왜냐하면, 이 행성은 모성에 직면하고 있는 하나의 반구를 유지하고 있기 때문이다. 마치 지구를 향해 바라보고 있는 달처럼 말이다.
과학자들은 외행성을 분석하기 위해 이전에 사용하였던 두 가지 분석 방법을 결합하였다. 그리고 WASP-43b 행성의 대기를 분석하기 위해 우선적인 시간을 보내었다. 분광학은 과학자들로 하여금 대기 속 수분 양과 온도의 구조를 결정하는 것을 도와주었다. 행성의 순환과 궤도를 분석함으로써 천문학자들은 다른 위도에 있는 수분 양과 온도를 측정할 수 있게 되었다.
과학자들은 외행성을 분석하기 위해 이전에 사용하였던 두 가지 분석 방법을 결합하였다. 그리고 WASP-43b 행성의 대기를 분석하기 위해 우선적인 시간을 보내었다. 분광학은 과학자들로 하여금 대기 속 수분 양과 온도의 구조를 결정하는 것을 도와주었다. 행성의 순환과 궤도를 분석함으로써 천문학자들은 다른 위도에 있는 수분 양과 온도를 측정할 수 있게 되었다.
태양계 안에는 이와 같은 지독한 조건을 가지고 있는 행성은 존재하지 않기 때문에 그러한 좋지 않은 환경을 가진 행성의 특성을 분석하는 것은 독특한 실험을 수행해야 얻을 수 있다. 이를 통해 행성 생성 및 행성 물리학을 이해하는 데 도움이 될 것이다. 끝으로 시카고 대학교 연구팀원인 Laura Kreidberg는 “이 행성은 너무 뜨겁다. 그 결과 대기 속 수분이 거의 다 증발되었다. 그로 인해 목성처럼 얼음 구름 속에 압착되어 있지 않다. 수분은 거대 행성을 생성하는 데 매우 중요한 역할을 수행하는 것으로 간주되고 있다. 혜성과 같은 물체가 젊은 행성에 떨어지기 때문에 우리가 관측할 수 있는 수분과 다른 분자 대부분을 옮기게 되고 우리는 이를 통해 많은 행성의 정보를 얻을 수 있다”고 말했다.
■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr